分子筛膜的合成与进展
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分子筛膜是一种高效、节能、环保的新 型材料,具有可调控的微孔结构、可调变 的催化活性、耐高温、抗化学和生物腐蚀 等优点,被广泛应用于膜分离、膜反应器、 化学传感器、电绝缘体等领域。迄今为止, 合成的分子筛膜都具有良好的分离性能, 但由于渗透性太低而不能实际应用,因此 制备具有高的渗透性能和分离选择性的分 子筛膜是目前研究的热点。
1.5 杂原子掺杂法
由于杂原子(如Al、Sn、B 等)能改变 分子筛催化性能、孔道吸附性以及分子筛 的活性和选择性,因而杂原子分子筛膜的 研究越来越受到研究者的重视。
1.6 混合基质法
混合基质膜是将沸石分子筛颗粒嵌入聚 合物基质中,利用沸石分子筛的“尺寸效 应”、“界面效应”以及“隧道效应”增 加炭分子筛膜的孔隙率,从而提高气体分 离膜的渗透性。
2、展望
由于分子筛膜具有良好的稳定性和分离性能, 成为膜科学技术领域研究的热点之一。目前对分 子筛膜的研究仍处于初级阶段,需要扩大研究领 域,以提高膜的性能、增加合成重复性,从而扩 大生产。 今后分子筛膜的发展方向为:1) 研究分子筛 膜的成膜机理,以改进原有的合成方法和开发新 的合成方法; 2) 对分子筛膜进行改性研究,如 通过对载体表面的化学改性来获得一定取向的分 子筛膜;3) 深入研究分子筛膜在催化及分离中的 应用, 制备出具有工业应用价值的分子筛膜。
1.3 连续流合成法
在制备分子筛膜时,膜分离层很难在管 状支撑体内部生长。采用连续流合成方法, 反应物就能连续不断的提供给载体内表面, 从而使反应液更容易在载体内部成膜。它 的优点是:节能,可以消除重复加热和冷 却结晶消耗的高能量;与间歇生产相比, 设备简单、成本较低;生产条件易控制, 可以得到更均质的膜材料。
1.2 二次生长法
二次合成法,又称晶种法,是合成高性 能分子筛膜的有效方法,可以更好地控制 膜的微观结构(如厚度、取向等), 具有 较高的可重复性。这种方法先采用物理方 法(如静电作用、超声波法、电泳沉积法、 机械摩擦等)在载体表面附着一层晶种, 再把载体浸渍于成膜液中,水热合成得到 性能优良的无机复合膜。
分子筛膜的合成与进展
专业:分析化学 导师:马波 姓名:晋伟娟
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分子筛膜的合成与进展
介绍分子筛膜的合成方法,如 水热合成法、二次生长法、连续流 合成法、微波辅助合成法、杂原子 掺杂法、混合基质法等,并对分子 筛膜的发展方向进行了展望,认为 加强分子筛膜的成膜机理和改性研 究,并深入开发分子筛膜在催化及 分离中的应用,制备出具有工业应 用价值的分子筛膜。
1.4 微波辅助合成法
与传统的水热合成法相比,微波合成具 有反应时间短、合成范围广、沸石粒径小、 粒度分布窄和纯度高等优点。传统加热是 通过对流、传导和辐射将热能传递到材料 表面,而微波加热可以通过电磁场直接对 材料进行加热,具有更高的热传递效率。 微波技术和其他方法的联用可以创造出一 些新颖的合成方法, 如微波辅助水热合成 法、微波辅助二次生长法等,已经用于分 子筛膜的制备。
1、合成
为了得到好的分离性能,分子筛膜应采 用粒径较小、纯度较高、分布较均匀的分 子筛晶体。分子筛膜的形成包括2个关键性 阶段:载体表面的晶核生长现象、连续分 子筛膜的形成。分子筛膜的制备方法包括 水热合成法、二次生长法、连续流合成法 和微波辅助合成法等。
1.1水热合成法
水热合成是近年来制备分子筛膜最常用 的方法,这种方法可以减少成膜过程中缺 陷的生成。原料按照一定的硅铝比配制成 反应混合物,将多孔支撑体浸入到成膜液, 在反应釜中通过直接晶化法在支撑体表面 成膜。水热合成方法操作简单,但合成膜 的性能取决于支撑体表面的性能。